Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Geologi

Hvilket ville være den bedste isolator: Diamant, guld, bly eller beton?

Diamanter, guld, bly og beton har meget forskellige elektriske egenskaber, herunder deres evne til at lede elektricitet. To af disse stoffer er elektriske ledere og to er isolatorer. Guld og bly, der er metaller, gør dårlige isolatorer. Diamanter og beton er ikke-metalliske og har gode isolerende egenskaber, men diamant ville gøre den bedre isolator på grund af sin stærke resistivitet.

Ledere og isolatorer

En standard elektrisk ledning består af en metalleder omringet af en isolerende plastkappe; lederen bærer elektrisk strøm, hvor den skal gå, og isolatoren forhindrer sikkert elektricitet i at vandre til andre ledninger eller ledende materialer. Ledere bærer elektrisk strøm med meget lav modstand. Isolatorer, derimod, modstår stærkt strøm, effektivt blokerer strømmen af ​​elektricitet. Ledningen afhænger af de elektroner, der kredser atomerne i et stof. I gode ledere bevæger elektronerne sig frit, hvilket gør det nemt for en strøm at strømme. I en isolator er elektronerne mere begrænsede, så elektrisk strøm bevæger sig dårligt.

Modstandsdygtighed

Jo bedre isolatoren er, jo højere er modstanden. Forskere måler isoleringsmaterialer med hensyn til resistivitet - modstanden i ohm multipliceret med afstanden den skal rejse - og bruge enheder som ohm-tider meter. For eksempel er resistiviteten af ​​glas, en isolator, over 1 milliarder ohm-meter, mens aluminium, en leder, måler 26 milliarder af en ohm-meter.

Diamond

En af de kendte hårdeste materialer, diamant er også en fremragende elektrisk isolator. I diamanter holdes kulstofatomer - et ikke-metal - tæt i en tredimensionel krystalformation. Dens modstand er ca. 100 quadrillion ohm meter eller 1 efterfulgt af 16 zeroes.

Beton

Beton er en blanding af mineraler, herunder sand, knust sten og grus. Portland cement binder blandingen sammen for at danne et stift faststof. Modstanden afhænger af den præcise formulering og varierer fra 50 til 1000 ohm-meter. Selvom beton fører el dårligt i forhold til metaller, er det en bedre leder end glas og andre materialer. En blanding af beton med lav resistivitet bidrager til korrosion i stålkonstruktioner, der er indlejret eller fastgjort til den.

Bly

Selv om blyforbindelser kan være gode isolatorer, er ren bly et metal, der fører elektricitet, gør det til en dårlig isolator. Blyets modstand er 22 milliarder af en ohm-meter. Det ser ud til brug i elektriske kontakter, fordi det er et relativt blødt metal, det deformeres let, når den strammes og gør en solid forbindelse. For eksempel er forbindelserne til bilbatterier typisk lavet af bly. En bilens startmotor trækker over 100 ampere kort øjeblikkelig, hvilket kræver en robust tilslutning til batteriet.

Guld

Guld er en dårlig isolator og en god leder, der har en resistivitet på 22,4 mia. en ohm-meter. Som med bly bruges guld i vid udstrækning til at lave elektroniske kontakter. I modsætning til mange andre metaller er den meget kemisk stabil og modstår korrosionen, som nedbryder andre typer af elektriske forbindelser.

Klik for at udvide hele teksten